Diseño de un sistema de automatización de un reactor anaeróbico de conversión de biomasa (RACB) para el control de variables de proceso

Abstract

El objetivo principal de este proyecto es el diseño y desarrollo de un sistema de automatización de temperatura, nivel y oxígeno para un reactor anaeróbico en la producción de ácido poliláctico (PLA), ubicado en el laboratorio de la Universidad EAN en la sede de la calle 71. La producción de PLA, un biopolímero ampliamente utilizado en plásticos biodegradables requiere condiciones de temperatura precisas para garantizar la eficiencia de los procesos biotecnológicos involucrados. Actualmente, el control de temperatura del reactor se realiza de forma manual, lo que genera inconsistencias en el proceso, afecta la calidad del PLA producido y reduce la eficiencia energética del sistema. El diseño de automatización propuesto busca resolver estos problemas proporcionando un control preciso y confiable que garantice la estabilidad del proceso de producción de PLA, mejore la eficiencia operativa, reduzca costos y promueva el desarrollo de tecnologías limpias y sostenibles. El sistema involucrará la integración de sensores de temperatura, nivel y oxígeno distribuidos estratégicamente dentro del reactor para monitorear en tiempo real las condiciones térmicas. Estas lecturas serán procesadas por un controlador lógico programable (PLC) que regulará automáticamente lossistemas de calefacción o enfriamiento para mantener la temperatura dentro de los límites establecidos. Además, el sistema será escalable, permitiendo su implementación en reactores de diferentes capacidades, e integrable con sistemas de supervisión más amplios. Esto facilitará el control remoto y la recolección de datos históricos, optimizando aún más el proceso. Con esteenfoque, se busca no solo mejorar la estabilidad, la eficiencia, el rendimiento del proceso y la calidad del PLA, sino también reducir el consumo energético del reactor, alineándose con los principios de sostenibilidad de la Universidad EAN

The main objective of this project is the design and development of an automation system for temperature, level, and oxygen control in an anaerobic reactor for the production of polylactic acid (PLA), located in the laboratory of Universidad EAN at the Calle 71 campus. The production of PLA, a biopolymer widely used in biodegradable plastics, requires precise temperature conditions to ensure the efficiency of the biotechnological processes involved. Currently, the reactor's temperature control is performed manually, leading to inconsistencies in the process, affecting the quality of the produced PLA, and reducing the system's energy efficiency. The proposed automation design aims to address these issues by providing precise and reliable control to ensure the stability of the PLA production process, improve operational efficiency, reduce costs, and promote the development of clean and sustainable technologies. The system will integrate temperature, level, and oxygen sensors strategically placed inside the reactor to monitor thermal conditions in real time. These readings will be processed by a programmable logic controller (PLC), which will automatically regulate the heating or cooling systems to maintain the temperature within the established limits. Additionally, the system will be scalable, allowing its implementation in reactors of different capacities, and integrable with broader supervision systems. This will facilitate remote control and historical data collection, further optimizing the process. With this approach, the goal is not only to enhance process stability, efficiency, performance, and PLA quality but also to reduce the reactor's energy consumption, aligning with Universidad EAN's sustainability principles.